基于认知学习理论的工程类网络课程设计原则探究

    肖莹　杨建波　马晓洁

    摘要：网络教育在当今的教育领域中有着不可替代的地位，但其短暂的发展历程决定了它仍然存在诸多缺陷。文章基于认知学习理论，选择工程类的网络教育为研究点，对网络教育和工程类课程的特点及工程类网络课程设计的质量进行分析，对工程类网络课程设计原则进行深入探究，为大家今后的研究工作提供基础。

    关键词：认知学习理论；工程类；网络课程设计

    《中国百科大辞典（第二版）》对“工程学”一词给出明确定义，即将自然科学原理应用于生产实践所形成的各学科，如机械工程、材料工程、建筑工程等。从此定义可以看出工程类专业的教学目标主要在于自然科学原理的应用，也就是掌握技术。所谓熟能生巧，巧就指技术，所以工程类学生需进行大量的实践训练来掌握技术。

    网络课程是现代远程教育的重要载体，其质量直接影响着远程学习者的学习效果和教育目标的实现，而由于远程教育师生在时间、地点上的分布式特点，使网络课程的设计模式不能等同于传统课程的设计模式。近年来网络教育的发展步伐日益稳定，并且涌现出一些不错的网络课程案例，比如目前评出的网络教育国家级精品课程及部分省市级精品课程等。但是，由于工程类课程的特殊性，主要表现为计划性、技术性和复杂性它需要学生在意义建构与统筹运用知识、判断与分析处理问题以及沟通协作等方面都具有较高的能力，这对网络课程的设计提出了更高的要求。

    一般认为，技术与教学结合的过程至少涉及3个方面：学习理论、技术本身和教学实践而本文仅选择“学习理论”这一维度进行分析。任何的课程设计必须基于一定的学习理论，并以学习理论的思想作为设计原则贯穿始终。本文结合目前对网络教育影响较大的认知学习理论的一些基本观点，探讨如何才能更好实现工程类网络课程的培养目标，并尝试性地提出一些适于工程类网络课程的设计策略。

    1工程类网络课程概述及培养目标

    1.1网络课程及网络课程设计的特点

    何克抗教授曾经在2005年提出过网络课程的定义：“网络课程是在先进的教育思想、教学理论与学习理论指导下的基于Web的课程，其学习过程具有交互性、共享性、开放性、协作性和自主性等基本特征”。

    网络课程通过网络创设虚拟化的集成教学环境和丰富的教学资源使学生通过自主化、个性化和协作化的学习来实现课程的培养目标。网络课程不同于传统的课程，在进行网络课程设计时需考虑师生分离的教学形式、远程学习者的学习特点、技术支持等因素，所以网络课程不能完全依照传统的课程设计理论，它应该有自己的一套理论原则。

    1.2工程类网络课程的设计目标

    根据前文所述的工程学及网络课程的定义，本文对“工程类网络课程”也进行了界定：工程类网络课程是在现今的教育理论与学习理论的指导下基于互联网开展的以传递自然科学原理及如何将其应用于生产实践为目的的课程，课程的学习过程具有交互性、自主性、开放性、协作性与实践性。

    工程学是将自然科学原理应用于生产实践所形成的各学科。根据此定义可分析出工程类课程的培养目标，即：（1）掌握自然科学原理；（2）学会如何运用自然科学原理；（3）准确应用于生产实践。

    简单来讲，工程类网络课程是在一定的教育理论和教学设计思想的指导下，基于网络的工程类课程。因此，工程类网络课程的培养目标就是学习者通过学习网络课程，实现以下目标：（1）理解并掌握课程中的概念与原理；（2）已获得概念与原理的运用法则；（3）形成技能，可在生产实践中熟练运用。

    2认知学习理论及其对工程类网络课程设计的指导

    以心理学家安德森（Anderson）为代表的现代认知心理学家认为，根据个人反映活动的形式不同，知识可以分为陈述性知识、程序性知识和策略性知识。在解决问题的过程中，三者相辅相成，缺一不可。陈述性知识在整个知识系统中往往起到基础的作用，各种一般程序性知识的获得和运用都要受到策略性知识的指导和支配。

    工程类网络课程的三项培养目标分别与陈述性知识的学习、策略性知识的学习和程序性知识的学习相互映射。本文将从工程类网络课程的培养目标入手，结合认知学习理论进行分析，试图寻找更宜于各培养目标实现的理论依据与设计策略。

    陈述性知识是对定义、原理、规律等的描述性知识，而这恰好映射了工程类网络课程的第一个培养目标，加涅指出这些定义、规律等陈述性知识在整个知识系统中起着基础的作用，并且还是思维的工具，所以学生智力技能、认知策略或动作技能的培养和锻炼无不需要其掌握广泛和精确的陈述性知识。

    认知心理学家认为，环境知识提供潜在的刺激，至于这些刺激能否引起以及引起何种反应取决于学习者内部的心理结构。美国心理学家布鲁纳认为学习由一系列过程组成，要重视研究学生的学习行为，教学应注意学习各门学科的基本结构，而这些知识结构的小元素，就是我们所说的陈述性知识。陈述性知识是对定义、原理、规律等的描述性知识，而这恰好又映射了工程类网络课程“理解并掌握概念与原理”的培养目标。

    为了有效的将外界客观事物的关系内化为学习者的内在认知结构，认知学习理论认为课程设计应坚持一些基本原则，而这些原则对陈述性知识、程序性知识和策略性知识的学习，也就是对实现工程类网络课程的培养目标有一定的指导作用。

    （1）逐步分化原则，要求课程内容的呈现要从最基本的概念开始，根据具体细节逐步分化。并且认为概念和原理越是基本，在解决问题和学习新内容时应用性越大。（2）分类处理原则，要求课程设计者根据所阐述事理的属性和关键特征将它们进行分类处理，便于学习者在学习过程中系统的选择和抽象概括，并且这种分类处理既符合人类认知事物的基本规律，也容易使学习者形成概念。（3）积极参与原则，是指学习者不是被动地接受刺激，然后给予反应，而是积极主动地参与学习活动，主动获取并内化知识。

    3工程类网络课程的设计原则探究

    笔者从上文对工程类网络课程的培养目标及认知学习理论的深入分析的过程中，结合学习理论的课程设计原则，总结出了几条工程类网络课程在进行课程设计时应遵循的原则，在此一一列出，供大家探讨。

    3.1以学习者为中心，支持学习者自定步调、自主学习

    工程类网络课程的设计应该更关注学习者的需求，及学习者与学习课程的关系，网络课程不是用来规范和约束人的工具，而是学习者自我实现的阶梯。因此，学习者应该在网络学习的过程中占绝对的主体地位，根据自己已有的知识结构，有目标的选择合适的学习内容，自主管理学习步调与学习方式。

    所以在设计网络课程时应该思考四个问题：（1）课程内容能否满足学习者的需求（2）课程设计是否适合远程学习者的学习特征？（3）课程设计是否有成熟的评价与反馈机制，供学习者自主学习？（4）课程设计是否给学习者留下了自我思考与自主建构的空间？

    3.2课程内容分层分类设计

    工程类网络课程的一个重要目标是技术的统筹掌握与应用，此处的技术一般是指程序性知识。而程序性知识学习的各个阶段对应着网络课稗中不同稗度与不同类犁的知识，为了便于学习者意义建构和程序性知识的形成，应该根据学习者特点和知识特点分层分类的进行设计。

    建议在设计课程时，应根据知识的属性和内容关键特征，将其进行分类处理，并且知识呈现的序列应由最一般的基础性概念开始，再根据具体细节逐步进行知识分化。

    3.3积极参与与主动建构

    认知主义思想认为在学习过程中应该让学习者积极参与，在网络课程设计中我们应注意课程的交互性和可操作性的设计，保证在进行每一个小单元的学习时，学习者都可以积极的参与到其中，比如：通过选择、填空、书写答案或游戏等方式，使学生保持积极的学习动机。网络课程应该给学习者的信息加工活动提供条件和空间，使其能够积极主动的参与到知识的意义建构中，最终真正的获取知识。

    3.4即时强化与反馈

    即时强化与反馈可以提高学生学习兴趣，减少负迁移，加快概念原理性知识向技能操作转化，使技能达到自动化并保持在较高水平等。比如，设计网络课程时，设置实时在线交互与答疑、评价机制、错误记录机制、鼓励与惩罚机制等。

    3.5创设学习情境与实践环境

    应该给学习者提供与其现实生活相似的或真实的情境，以利于激发学习者内部的动机，让学生参与到整个学习过程中，提高学生的认知水平，培养学习者解决问题的能力和探索精神。学习者能否有效学习并熟练运用操作技能是衡量工程类网络教育成功与否的一个重要因素。

    近年来，几何与物理建模方法、高性能计算、新型传感和感知机理、高速图形图像处理以及人工智能等技术已经相对成熟，网络试验系统和虚拟实验室的研究与应用也有了很大的发展，笔者在此不多阐述。但认为在网络课程中应用这些技术的时候需考虑2个问题：（1）应用此技术解决了什么问题？（2）应用此技术的初衷是什么？

    3.6课程的开放性

    传统课程预设的固定路线并不一定适合所有学生，而经过精心设计的网络课程在开放性方面独有优势。为了使学习者可以从多角度、多层次进入学习活动，为灵活地展开学习内容创造良好条件，应该让学习者根据自己的学习程度与学习方式自主选择学习起点与学习路径。

    在进行工程类网络课程设计的时候，应该把整个课程设计成围绕着关键概念等小知识单元而组成的网络结构，设置多个学习起点和多条学习路径，使学习者可以从网络的任何部分随机进入或开始。